Đánh giá trượt lở trên cơ sở xây dựng bản đồ độ nhạy cảm theo xác suất - Trường hợp xã Đồng Bảng, huyện Mai Châu - tỉnh Hòa Bình

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 24 ĐÁNH GIÁ TRƯỢT LỞ TRÊN CƠ SỞ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ĐỘ NHẠY CẢM THEO XÁC SUẤT - TRƯỜNG HỢP XÃ ĐỒNG BẢNG, HUYỆN MAI CHÂU - TỈNH HÕA BÌNH MAI THÀNH TÂN *, NGÔ VĂN LIÊM, NGUYỄN VIỆT TIẾN, ĐOÀN ANH TUẤN, NGUYỄN VĂN TẠO Landslide assessment based on probabilistic susceptibility mapping - case of dong bang commune, Mai Chau district, Hoa Binh province Abstract: Landslides assessments in the area are based on the relationship between landslide and its controlling factors (topographical slope, fault density, lithological properties, stream density, weathering crust, slope direction, and landuse) which are integrated into a map of susceptibilities. The maps of controlling factor are represented by the classes with their frequency ratio. Mapping landslide hazard is based on classifying susceptibilities into five classes with area percentage as follows: very low (27.2%), low (33.9%), moderate (26.3%), high (6.5%) and very high hazard (0.9%). The validation showed that the assessment model fairly fit the landslide situation in the area. 1. MỞ ĐẦU * Trƣợt đất là dạng tai biến tƣơng đối phổ biến ở Việt Nam, đặc biệt là ở khu vực Tây Bắc, nơi có cấu trúc địa chất phức tạp, địa hình phân dị mạnh, mƣa bão nhiều. Nghiên cứu trƣợt đất tại khu vực này đã đƣợc nhiều ngƣời quan tâm: Nguyễn Trọng Yêm và nnk (1998, 2006a,b); Nguyễn Ngọc Thạch và nnk (2002); Trần Trọng Huệ và nnk (2000, 2005); Saro Lee và Nguyễn Tứ Dần (2005); Nguyễn Quốc Thành và nnk (2006, 2007, 2008); Đinh Văn Toàn và nnk (2006); Vũ Văn Chinh và nnk (2011); Trần Anh Tuấn và Nguyễn Tứ Dần (2012) . . . Nghiên cứu trƣợt đất theo hƣớng ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS cũng đã đƣợc nhiều công trình đề cập đến: Dieu Tien Bui et al (2012); Trần Tân Văn và nnk (2002); Nguyễn Ngọc Thạch và nnk * Viện Địa chất, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Tel: 0912342465 Email: maithanhtan@igsvn.ac.vn; maithanh_tan@yahoo.com (2002); Saro Lee và Nguyễn Tứ Dần (2005); Nguyễn Trọng Yêm và nnk (2006a,b); Nguyễn Quốc Thành và nnk (2006); Trần Trọng Huệ và nnk (2006); Nguyễn Xuân Huyên và nnk (2010); Phạm Văn Hùng và nnk (2010); Trần Anh Tuấn và Nguyễn Tứ Dần (2012),... Công cụ GIS ở đây chủ yếu đƣợc sử dụng để đánh giá quan hệ giữa các nhân tố với hiện tƣợng trƣợt đất bằng cách xây dựng bản đồ nhân tố thành phần theo các lớp khác nhau phù hợp với mức độ ảnh hƣởng của nó đối với trƣợt đất. Các bản đồ nhân tố đó đƣợc tích hợp có trọng số với nhau để đƣa ra bản đồ về độ nhạy cảm trƣợt đất hay nguy cơ trƣợt đất. Các nghiên cứu trƣớc đây xác định trọng số các nhân tố gây trƣợt đất thƣờng dựa vào kinh nghiệm của các chuyên gia trong việc đánh giá cho điểm các nhân tố gây trƣợt đất và sau đó sử dụng dụng phƣơng pháp phân tích cấp bậc do Saaty (1994) đƣa ra để xây dựng ma trận so sánh các cặp nhân tố và tính trọng số. Trong bài viết này việc đánh giá quan hệ giữa các lớp và tích hợp các thông tin đƣợc ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 25 dựa trên cơ sở phân tích xác suất, sử dụng phƣơng pháp tỷ số tần suất (Frequency ratio). Cách làm nhƣ vậy ít nhiều cũng mang tính khách quan hơn. Khu vực xã Đồng Bảng, huyên Mai Châu, tỉnh Hòa Bình đƣợc chọn để đánh giá trong nghiên cứu này. 2. ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU Xã Đồng Bảng thuộc huyện Mai Châu - tỉnh Hòa Bình là một xã miền núi với hơn 1400 dân, nằm cách trung tâm huyện lỵ khoảng 8 km về phía Bắc. Xã có diện tích gần 2.900 ha với hình dạng kéo dài theo hƣớng Đông - Tây dọc theo trục quốc lộ 6 khoảng 9 km, hƣớng Bắc - Nam hẹp khoảng 4 km (Hình 1). Hình 1. Khu vực nghiên cứu và vị trí các điểm trượt đất Khí hậu khu vực chịu ảnh hƣởng rõ rệt của chế độ gió mùa Tây Bắc, mang sắc thái riêng của khí hậu nhiệt đới núi cao, nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 23°C, lƣợng mƣa hàng năm đạt 1833 mm, độ ẩm trung bình năm đạt 82%. Khí hậu khu vực này có hai mùa rõ rệt. Mùa mƣa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, lƣợng mƣa tập trung nhiều nhất từ tháng 7 đến tháng 9, bình quân có 122 ngày mƣa/năm, cao nhất là 146 ngày, chịu ảnh hƣởng nhiều của bão lốc và gió Lào. Trong mùa mƣa có gió nam luôn bổ sung độ ẩm và hơi nƣớc, cƣờng độ gió tƣơng đối mạnh. Mùa khô kéo dài từ tháng 11 năm trƣớc đến tháng 4 năm sau với khí hậu khô hanh, độ ẩm xuống thấp, có ngày có sƣơng muối, sƣơng mù và mƣa phùn giá rét, hƣớng gió thịnh hành là gió mùa đông bắc. Địa hình miền núi nằm trên dải độ cao từ 260m đến gần 1300m, độ cao tính trung bình cho toàn xã khoảng 600m. Địa hình có dạng vòng cung phân bậc, ở phần phía Nam và Đông là các núi cao, là các đƣờng phân thủy giữa hệ thống sông Đà và sông Mã; địa hình thấp dần vào trung tâm và lên phía Bắc. Phần phía Nam của xã thuộc dải núi Pốc ranh giới giữa xã Đồng Bảng ở phía Bắc và xã Nà Mèo ở phía Nam. Dãy núi này có độ cao trên dƣới 1000m với nhiều đỉnh lên tới 1100 - 1200m, sƣờn rất dốc, thƣờng trong khoảng 30 - 40° thậm chí trên 40°. Phần phía Đông của xã là khối núi có độ cao trung bình 700 - 800m với những đỉnh có thể lên tới trên dƣới 900m. Nét đặc trƣng của vùng núi cao phần phía Nam và Đông xã Đồng Bảng là hầu nhƣ không có dòng chảy bề mặt do đá gốc là đá vôi phát triển hiện tƣợng kast ngầm, tạo ra hệ thống dòng chảy ngầm. Hai núi trên đƣợc phân tách bởi thung lũng suối thuộc hệ thống sông Mã, đƣợc lấp đầy bởi các trầm tích bở rời Đệ tứ nguồn gốc sông lũ, địa hình tƣơng đối bằng phẳng. Trái với vùng núi cao kể trên, phần phía Bắc của xã Đồng Bảng cao khoảng 260 - 600m có hệ thống dòng chảy bề mặt tƣơng đối phát triến do thành phần đá gốc chủ yếu là đá lục nguyên. Địa hình có dạng lòng nghiêng từ ba phía Tây, Nam và Đông vào trung tâm và dồn ra phía Bắc khiến cho các dòng chảy cũng đƣợc dồn lại và đổ ra sông Đà ở phía Bắc. Về mặt địa chất, khu vực nghiên cứu có mặt chủ yếu là các đá trầm tích và trầm tích bở rời Đệ tứ có tuổi từ Trias sớm đến nay thuộc các phân vị địa tầng: hệ tầng Cò Nòi tuổi Trias sớm, hệ tầng Đồng Giao tuổi Trias giữa, hệ tầng Mƣờng Trai tuổi Trias giữa, hệ tầng Yên Châu tuổi Kreta và các trầm tích bở rời tuổi Đệ tứ. Đứt gãy lớn nhất chạy qua khu vực là đứt gãy sông Đà có phƣơng Tây Bắc - Đông Nam ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 26 chuyển sang á vỹ tuyến với đới phá hủy rộng 200 - 300m; trong giai đoạn hiện đại ở khu vực nghiên cứu, đới đứt gãy này có cơ chế dịch trƣợt bằng phải, có khả năng phát sinh động đất, nhƣng Ms không cao. Ngoài ra, trong khu vực còn có các đứt gãy nhỏ hơn, cấp V và VI, phƣơng Đông Bắc - Tây Nam, Tây Bắc - Đông Nam và á kinh tuyến với bề rộng đới phá hủy không lớn. Kinh tế của xã hiện tại và trong tƣơng lai phát triển chủ yếu theo hƣớng lâm nghiệp và nông nghiệp. Phần lớn quỹ đất ở đây đƣợc dành cho phát triển lâm nghiệp - 92,8% và nông nghiệp -4,5 %. Phần đất còn lại 2,7% là đất để ở, công trình công cộng và các cơ sở kinh doanh hoặc sản xuất phi nông nghiệp. Cơ sở hạ tầng ở Đồng Bảng đã đƣợc đầu tƣ xây dựng ở mức cơ bản cho các công trình công cộng: ủy ban, trƣờng học, trạm y tế... Đáng chú ý, trên địa bàn khu vực có tuyến quốc lộ 6, dài khoảng 9km là tuyến đƣờng có ý nghĩa quốc gia nối thủ đô Hà Nội với các tỉnh Tây Bắc. Ngoài ra trên địa bàn xã còn có tuyến đƣờng Đồng Bảng đi Phúc Sạn, Sơn La và hệ thống đƣờng giao thông nông thôn với tổng chiều dài 5,5km. Xã cũng đã có hệ thống kênh mƣơng thủy lợi nhằm đảm bảo việc tƣới tiêu phục vụ sản xuất. Các công trình đƣờng xá, kênh mƣơng, đặc biệt là tuyến quốc lộ 6 đã và đang đƣợc đầu tƣ cải tạo nâng cấp đảm bảo chất lƣợng phục vụ ngày càng tốt hơn. Cùng với sự đầu tƣ nâng cấp trên, sự phát triển dân số, nhu cầu phát triển kinh tế, đòi hỏi phải xây dựng ngày càng nhiều các công trình dân sinh (nhà cửa, cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ) sẽ tạo nên những áp lực ngày càng tăng đối với môi trƣờng khu vực và ảnh hƣởng tới tai biến địa chất nói chung và trƣợt lở đất nói riêng. 3. TÀI LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH Đánh giá trƣợt đất cho khu vực đƣợc dựa trên cơ sở bản đồ về mức độ nhạy cảm trƣợt đất. Lập bản đồ này đƣợc tiến hành theo giả thuyết là các vụ trƣợt trong tƣơng lai sẽ xảy ra trong các điều kiện giống nhƣ loại đã quan sát đƣợc trong quá khứ (Guzzetti et al., 1999). Mức độ nhạy cảm trƣợt đất đƣợc đánh giá định lƣợng thông qua tích hợp mức độ nhạy cảm của các nhân tố thành phần thể hiện thông qua tỷ số tần suất. Trong các mô hình theo xác suất, phƣơng pháp tỷ số tần suất (Frequency ratio) là cách tiếp cận rất cơ bản, đƣợc dựa trên cơ sở phân tích quan hệ giữa phân bố trƣợt đất và từng nhân tố gây trƣợt đất nhằm tìm ra mối tƣơng quan giữa các vị trí trƣợt lở với các nhân tố này trong phạm vi khu vực nghiên cứu. Tỷ số tần suất là tỷ số của diện tích có trƣợt đất xảy ra trong toàn bộ diện tích nghiên cứu và cũng là tỷ số giữa xác suất xảy ra trƣợt đất và không trƣợt đất (Bonham- Carter, 1994; Lee và nnk, 2005). Theo xác định nhƣ vậy, giá trị 1 là giá trị trung bình, nếu giá trị lớn hơn 1 thì có tƣơng quan cao và giá trị nhỏ hơn 1 thì có tƣơng quan thấp. Bản đồ nhân tố thành phần gây ra trƣợt đất đƣợc thể hiện với các lớp khác nhau. Để xác định tỷ số tần suất trong từng lớp, trƣớc tiên cần xác định tỷ lệ phần trăm số điểm trƣợt đất của lớp đó trong tổng số điểm trƣợt đất toàn vùng nghiên cứu và xác định tỷ lệ phần trăm diện tích lớp so với tổng diện tích toàn vùng. Từ đó, tỷ số tần suất đƣợc xác định bằng tỷ số giữa hai tỷ lệ phần trăm nêu trên. Cuối cùng độ nhạy cảm trƣợt đất đƣợc xác định theo công thức:  FRLSI (1) Trong đó: LSI – chỉ số độ nhạy cảm trƣợt đất; FR – Tỷ số tần suất Thực chất đây là công việc chồng chập các bản đồ nhân tố thành phần gây ra trƣợt đất có các giá trị số thể hiện tỷ số tần suất. Theo Schuster (1996), có thể chọn ra trong số ít nhất là 20 nhân tố để nghiên cứu trƣợt đất tùy theo quy mô mức độ công trình. Nghiên cứu phân tích ảnh viễn thám và khảo sát thực địa cho thấy trong khu vực nghiên có 36 điểm trƣợt đất. Kết quả phân tích cũng cho ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 27 thấy, trƣợt đất có liên quan mật thiết với các yếu tố địa chất, địa mạo, khí tƣợng - thủy văn và nhân sinh. Từ kết quả khảo sát thực địa và tham khảo các tài liệu khác, 7 nhân tố chính đƣợc chọn ra để đánh giá xây dựng bản đồ nhạy cảm trƣợt đất: độ dốc, mật độ khe nứt, thạch học, mật độ sông suối, vỏ phong hóa, hƣớng sƣờn và sử dụng đất. Các nhân tố này đƣợc thể hiện dƣới dạng bản đồ đƣợc xây dựng từ những cơ sở dữ liệu sau: Bản đồ hiện trạng trƣợt lở. Bản đồ này đƣợc xây dựng từ kết quả khảo sát thực địa kết hợp phân tích ảnh viễn thám và kế thừa các tài liệu đã nghiên cứu trƣớc đây. Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000. Đây là bản đồ quan trọng để xây dựng mô hình số hóa độ cao (DEM) và từ đó có đƣợc các bản đồ độ dốc, hƣớng sƣờn, mật độ sông suối. Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 thuộc nhóm tờ Hòa Bình - Suối Rút do Cục địa chất Việt Nam xuất bản. Bản đồ này là cơ sở để xây dựng các bản đồ thạch học, bản đồ mật độ khe nứt. Bản đồ vỏ phong hóa đƣợc thành lập kèm theo bản đồ địa chất trong đo vẽ nhóm tờ địa chất nhóm tờ Hòa Binh - Suối Rút. Bản đồ này đƣợc sử dụng ở mức độ chi tiết hơn nhờ các tài liệu nghiên cứu, khảo sát thực địa bổ sung, tài liệu khoan và tài liệu đo vẽ địa vật lý. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010. Bản đồ này đƣợc sử dụng có bổ sung chi tiết và cập nhật những thay đổi theo các tài liệu thực địa và phân tích ảnh viễn thám. Các bản đồ nhân tố thành phần gây trƣợt đất trong khu vực nghiên cứu đƣợc thành lập ở tỷ lệ 1:10.000 và để phục vụ cho việc tích hợp xây dựng bản đồ độ nhạy cảm trƣợt đất, chúng đƣợc raster hóa với kích thƣớc pixel cỡ 5m x 5m. 4. ĐÁNH GIÁ QUAN HỆ CỦA CÁC NHÂN TỐ GÂY TRƢỢT VỚI TRƢỢT ĐẤT Quan hệ đơn lẻ của từng nhân tố gây trƣợt đất đối với trƣợt đất đƣợc đánh giá thông qua quan hệ giữa số lƣợng trƣợt đất, diện tích và tỷ số tần suất trên bản đồ nhân tố đã đƣợc phân thành các lớp khác nhau (Bảng 1). 4.1. Quan hệ giữa độ dốc địa hình với trƣợt đất Bản đồ độ dốc địa hình đƣợc nội suy từ bản đồ DEM, xây dựng trên cơ sở bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000. Độ dốc địa hình khu vực dao động trong dải từ 0° đến 83°; Bản đồ này chia thành 6 lớp: < 5°; 5° - 15°; 15° - 25°; 25° - 35°; 35° - 45°; và >45°. Phần lớn diện tích khu vực nghiên cứu có độ dốc trong khoảng 25° - 45°, song trƣợt đất lại xảy ra nhiều nhất ở trong khoảng độ dốc 15° - 45°. Khu vực đất tƣơng đối bằng phẳng (dốc <5°) và những nơi đất quá dốc (>45o) hầu nhƣ không quan sát thấy hiện tƣợng này. Xét theo tỷ số tần suất, thể hiện mức độ nguy cơ trƣợt theo độ dốc, tần suất trong khoảng tăng dần theo độ dốc cho đến khoảng 45°, song mức độ tăng không lớn. Tỷ số tần suất ở các cấp 25° - 35° và 35° - 45° đều cao hơn 1, thể hiện mối tƣơng quan với trƣợt đất cao hơn mức trung bình. Bảng 1. Thống kê trƣợt đất trong các lớp các nhân tố gây trƣợt đất TT Lớp Diện tích (m 2 ) % diện tích Số điểm trƣợt % điểm trƣợt Tỷ số tần suất Độ dốc (°) 1 < 5 551133,76 1,97 0 0,00 0,00 2 5 - 15 2239215,80 8,02 2 5,56 0,69 3 15 - 25 4671735,37 16,74 6 16,67 1,00 4 25 - 35 8723287,19 31,26 14 38,89 1,24 5 35 - 45 7808384,10 27,98 14 38,89 1,39 6 > 45 3915147,48 14,03 0 0,00 0,00 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 28 TT Lớp Diện tích (m 2 ) % diện tích Số điểm trƣợt % điểm trƣợt Tỷ số tần suất Mật độ khe nứt (km/km2) 1 0 - 2,1 6926003,32 24,82 0 0,00 0,00 2 2,1 - 4,2 6576402,44 23,56 2 5,56 0,24 3 4,2 - 6,3 7801312,82 27,95 11 30,56 1,09 4 6,3 - 8,4 5299291,05 18,99 21 58,33 3,07 5 8,4 - 10,398 1305894,07 4,68 2 5,56 1,19 Thạch học 1 Trầm tích bở rời: cuội, sỏi , cát, bột, sét 524719,06 1,88 0 0,00 0,00 2 Cuội dăm kết, cuội kết, sạn kết, cát kết hạt thô hệ tầng Yên Châu 893331,16 3,20 2 5,56 1,74 3 Cát kết, bột kết, phiến sét hệ tầng Mƣờng Trai 3902938,81 13,98 3 8,33 0,60 4 Đá vôi xen ít đá vôi sét phụ hệ tầng Đồng Giao trên 2423172,53 8,68 0 0,00 0,00 5 Đá vôi xen lớp vôi sét, bột kết vôi phụ hệ tầng Đồng Giao giữa 5951508,32 21,32 1 2,78 0,13 6 Đá vôi, sét vôi, phiến sét, bột kết phụ hệ tầng Đồng Giao dƣới 6704791,65 24,02 5 13,89 0,58 7 Bột kết, phiến sét vôi, đá vôi, ít cát kết phụ hệ tầng Cò Nòi trên 4697863,72 16,83 17 47,22 2,81 8 Cát kết, bột kết, phiến sét, cát kết tuf, bột kết tuf, phụ hệ tầng Cò Nòi giữa. 2810578,44 10,07 8 22,22 2,21 Vỏ phong hóa 1 Đá gốc 3110231,30 11,14 1 2,78 0,25 2 Vỏ phong hóa dày dƣới 5m 3021879,27 10,83 1 2,78 0,26 3 Vỏ phong hóa dày 5m - 10m 4773105,17 17,10 9 25,00 1,46 4 Vỏ phong hóa dày 10m - 15m 10866311,48 38,93 14 38,89 1,00 5 Vỏ phong hóa dày trên 15m 5612657,42 20,11 11 30,56 1,52 6 Trầm tích Đệ tứ 524719,06 1,88 0 0,00 0,00 Mật độ sông suối (km/km2) 1 0 - 0.50 14140320,86 50,67 5 13,89 0,27 2 0.50 - 1.35 4875002,52 17,47 14 38,89 2,23 3 1.35 - 2.20 3661494,24 13,12 6 16,67 1,27 4 2.20 - 3.08 2888713,25 10,35 5 13,89 1,34 5 3.08 - 4.52 2343372,84 8,40 6 16,67 1,98 Hƣớng sƣờn 1 Vô hƣớng 9249,01 0,03 0 0,00 0,00 2 Bắc 5391348,56 19,32 10 27,78 1,44 3 Đông Bắc 4677567,53 16,76 9 25,00 1,49 4 Đông 2747419,25 9,84 4 11,11 1,13 5 Đông Nam 2679659,83 9,60 2 5,56 0,58 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 29 TT Lớp Diện tích (m 2 ) % diện tích Số điểm trƣợt % điểm trƣợt Tỷ số tần suất 6 Nam 2577332,09 9,23 1 2,78 0,30 7 Tây Nam 2530482,68 9,07 3 8,33 0,92 8 Tây 3152913,23 11,30 4 11,11 0,98 9 Tây Bắc 4142931,53 14,84 3 8,33 0,56 Sử dụng đất 1 Đất nông nghiệp 1251548,15 4,48 2 5,56 1,24 2 Đất lâm nghiệp 25909820,38 92,84 29 80,56 0,87 3 Đất ở và đất chuyên dụng 747535,17 2,68 5 13,89 5,19 4.2. Quan hệ giữa mật độ khe nứt và trƣợt đất Các đứt gãy và khe nứt kiến tạo trong khu vực nghiên cứu đƣợc xác định theo tài liệu địa chất, ảnh vệ tinh ảnh máy bay và bản đồ DEM. Đứt gãy lớn nhất đi qua khu vực nghiên cứu là đứt gãy cấp II sông Đà có phƣơng Tây Bắc - Đông Nam chuyển sang á vỹ tuyến với đới phá hủy rộng 200 - 300m. Ngoài ra, trong khu vực còn có các đứt gãy nhỏ hơn, cấp V và VI, phƣơng Đông Bắc - Tây Nam, Tây Bắc - Đông Nam và á kinh tuyến với bề rộng đới phá hủy không lớn. Bản đồ mật độ khe nứt phản ánh mức độ dập vỡ vỏ trái đất dƣới dạng trƣờng mật độ đƣợc xây dựng dựa trên hệ thống đứt gãy, khe nứt kiến tạo đƣợc xác định trong khu vực. Kết quả cho thấy khu vực có mật độ khe nứt có giá trị cực đại đạt 10,4 km/km2. Để đánh giá quan hệ giữa mật độ khe nứt và trƣợt đất, bản đồ mật độ khe nứt thể hiện 5 lớp: < 2,1; 2,1 - 4,2; 4,2 - 6,3; 6,3 - 8,4 và > 8,4 km/km 2. Ba lớp đầu có diện tích lớn nhất và gần tƣơng đƣơng nhau, lớp thứ tƣ có diện tích giảm hơn một chút và lớp cuối cùng có mật độ khe nứt cao nhất song chiếm tỷ lệ diện tích rất nhỏ, khoảng 4,7% diện tích khu vực. Xét về hoạt động, trƣợt đất chƣa thấy xảy ra khi mật độ khe nứt dƣới 2,1 km/km 2, tỷ số tần suất tăng dần theo mật độ khe nứt và đạt giá trị cao nhất là 3,07 ứng với mật độ khe nứt trong khoảng 6,3 - 8,4 km/km2. Mật độ khe nứt trên 8,4 km/km2 thì tỷ số tần suất lại giảm đi. 4.3. Quan hệ giữa thạch học và trƣợt đất Theo tài liệu địa chất, khu vực nghiên cứu có mặt đá trầm tích lục nguyên, cacbonat và trầm tích bở rời thuộc 5 phân vị địa tầng có tuổi từ Trias đến Đệ tứ. Dựa theo tính chất thạch học, chúng có thể chia thành 8 lớp đất đá khác nhau: Trầm tích bở rời: cuội, sỏi , cát, bột, sét Cuội dăm kết, cuội kết, sạn kết, cát kết hạt thô hệ tầng Yên Châu Cát kết, bột kết, phiến sét hệ tầng Mƣờng Trai Đá vôi xen ít đá vôi sét phụ hệ tầng Đồng Giao trên Đá vôi xen lớp vôi sét, bột kết vôi phụ hệ tầng Đồng Giao giữa Đá vôi, sét vôi, phiến sét, bột kết phụ hệ tầng Đồng Giao dƣới Bột kết, phiến sét vôi, đá vôi, ít cát kết phụ hệ tầng Cò Nòi trên Cát kết, bột kết, phiến sét, cát kết tuf, bột kết tuf, phụ hệ tầng Cò Nòi giữa. Trong số 8 lớp kể trên, lớp đá vôi, sét vôi, phiến sét, bột kết thuộc phụ hệ tầng Đồng Giao dƣới chiếm diện tích lớn nhất (24%), lớp trầm tích bở rời Đệ tứ chiếm diện tích nhỏ nhất (1,9%) (Bảng 1). Xét về độ hoạt động, nguy cơ trƣợt đất cao nhất rơi vào các lớp đất đá thuộc hệ tầng Cò Nòi với tỷ số tần suất hơn 2,2. Trƣợt đất chƣa thấy xảy ra ở lớp trầm tích Đệ tứ và lớp đá vôi xen ít đá vôi sét. 4.4. Quan hệ giữa vỏ phong hóa và trƣợt đất Bản đồ vỏ phong hóa khu vực đƣợc biên chỉnh trên cơ sở các bản đồ vỏ phong hoá ở tỉ lệ ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 30 nhỏ hơn (1:200.000 và 1:50.000) kết hợp với các tài liệu khảo sát thực địa, tài liệu khoan, tài liệu đo địa vật lý và các tài liệu địa chất liên quan. Trên bản đồ vỏ phong hóa của khu vực thể hiện: đá gốc, trầm tích Đệ tứ, các vỏ phong hóa phân chia theo thành phần hóa học với các tổ hợp khoáng vật sét đặc trƣng nhƣ sialit (kaolinit-hydromica-thạch anh, kaolinit- hydromica), sialferit (hydromica, monmorilonit- kaonit) với chiều dày vỏ phong hóa khác nhau. Do kiểu vỏ phong hóa có quan hệ khá chặt chẽ với thành phần đá gốc, phân chia kiểu vỏ phong hóa khá giống với phân chia trong thành lập bản đồ thạch học, nên đặc điểm này không đƣợc sử dụng để đánh giá quan hệ với trƣợt đất. Trên thực tế chiều dày vỏ phong hóa là yếu tố rất quan trọng trong việc hình thành và phát triển trƣợt đất. Chính vì vậy chỉ tiêu này đƣợc lựa chọn để xem xét quan hệ giữa vỏ phong hóa và trƣợt đất với 6 lớp thông tin nhƣ sau: Đá gốc (vỏ phong hóa dày 0m) Vỏ phong hóa dày dƣới 5m Vỏ phong hóa dày 5m - 10m Vỏ phong hóa dày 10m - 15m Vỏ phong hóa dày trên 15m Trầm tích Đệ tứ (khu vực tích tụ trầm tích phủ lên đá gốc, không có sản phẩm phong hóa) Về mặt diện tích, vỏ phong hóa dày 10 - 15m có diện tích lớn nhất chiếm gần 39% diện tích khu vực nghiên cứu; tiếp đến là vỏ phong hóa có bề dày trên 15m với hơn 20%. Trầm tích Đệ tứ chiếm tỷ lệ rất ít (1,9%) và cũng không có trƣợt đất ở đây. Khả năng trƣợt đất đối với vỏ phong hóa dày trên 5m là cao hơn so với mức trung bình thể hiện bằng tỷ số tần suất lớn hơn 1. Trƣợt đất có nguy cơ xảy ra cao nhất ở lớp vỏ phong hóa dày trên 15m, kế đó là lớp 5 - 10m. Đá gốc và vỏ phong hóa có bề dày dƣới 5m ít có khả năng trƣợt đất xảy ra. 4.5. Quan hệ giữa mật độ sông suối và trƣợt đất Thực tế khảo sát trong khu vực nghiên cứu cho thấy có nhiều điểm trƣợt đất xảy ra do tác động đào khoét chân sƣờn bởi hoạt động của dòng chảy bề mặt. Vai trò của hoạt động dòng chảy bề mặt có thể thể hiện thông qua mật độ sông suối, nơi nào có mật độ sông suối cao thì ảnh hƣởng của hệ thống dòng chảy lớn và ngƣợc lại. Bản đồ mật độ sông suối đƣợc thành lập từ các thông tin về mạng sông suối thể hiện trên bản đồ địa hình 1:10.000 của khu vực nghiên cứu. Mật độ sông suối trong khu vực có giá trị từ 0 km/km2 đến 4,52 km/km2 đƣợc chia thành 5 lớp để đánh giá quan hệ của nó với trƣợt đất (Bảng 1). Kết quả cho thấy trƣợt đất ít xảy ra khi mật độ sông suối dƣới 0,5 km/km2. Các khu vực có mật độ sông suối khác, đều có mối tƣơng quan với trƣợt đất cao hơn mức trung bình, tỷ số tần suất trên 1. Ngoại trừ cấp mật độ sông suối 0,5 - 1,35 km/km2 có tỷ suất cao bất thƣờng và đạt tới mức cực đại. Nhìn chung tỷ số tần suất có xu thế tăng nhẹ theo chiều tăng của mật độ sông suối phản ánh mức nguy cơ trƣợt đất tăng theo hƣớng này. 4.6. Quan hệ giữa hƣớng sƣờn với trƣợt đất Bản đồ hƣớng sƣờn đƣợc nội suy từ bản đồ DEM, xây dựng trên cơ sở bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000 thể hiện 9 lớp trong đó có 8 lớp đặc trƣng cho 8 hƣớng và một lớp thể hiện sƣờn phẳng, không đổ về hƣớng nào. Kết quả thống kê thể hiện hiển nhiên khu vực vô hƣớng không thể xảy trƣợt đất. Điều đáng chú ý là các hƣớng Bắc, Đông và đặc biệt là Đông Bắc có tỷ số tần suất cao thể hiện có mối tƣơng quan cao đối với trƣợt đất. Nguy cơ trƣợt đất cao ở đây có thể liên quan tới hoạt động của gió Đông Bắc đem mƣa ẩm tới. Các hƣớng khác đều có tỷ số tần suất dƣới 1, thể hiện mối tƣơng quan với trƣợt đất thấp hơn so với mức trung bình. 4.7. Quan hệ giữa sử dụng đất và trƣợt đất Để đánh giá vai trò của việc sử dụng đất đối với hoạt động trƣợt đất trong khu vực, bản đồ sử dụng đất đƣợc xây dựng trên cơ sở bản đồ sử dụng đất đã thu thập đƣợc ở địa phƣơng và tƣ liệu viễn thám. Khu vực nghiên cứu có 16 loại hình chính song để phục vụ cho việc đánh giá ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 31 quan hệ giữa sử dụng đất và trƣợt đất, thể hiện vai trò nhân sinh đối với trƣợt đất, chúng đƣợc nhóm thành 3 nhóm chính theo mức độ tác động của con ngƣời vào tự nhiên: Đất lâm nghiệp: đất có rừng tự nhiên sản xuất, đất có rừng trồng sản xuất, đất trồng rừng sản xuất, đất trồng rừng phòng hộ, đất có rừng tự nhiên phòng hộ. Mức độ tác động của con ngƣời vào tự nhiên ở đây ít nhất. Đất nông nghiệp: đất chuyên trồng lúa nƣớc, đất trồng lúa nƣớc còn lại, đất nƣơng rẫy trồng cây hàng năm khác và đất trồng cây lâu năm khác. Mức độ tác động của con ngƣời vào tự nhiên cao hơn so với tác động vào đất lâm nghiệp. Đất ở và chuyên dụng bao gồm đất ở nông thôn, đất cơ sở sản xuất, kinh doanh, y tế, đào tạo, thể dục thể thao, nghĩa địa. . . Mức độ tác động của con ngƣời vào tự nhiên ở đây rất lớn. Đất lâm nghiệp hầu nhƣ chiếm gần hết khu vực nghiên cứu (92,8%), đất nông nghiệp chiếm tỉ lệ nhỏ (4,5%) và đặc biệt là đất ở và chuyên dùng chiếm tỷ lệ rất nhỏ (2,7%). Kết quả thống kê cho thấy hoạt động trƣợt đất ở đây có xu thế tăng theo mức độn tác động của con ngƣời vào tự nhiên. Đối với đất lâm nghiệp, mức độ tác động thấp, khả năng trƣợt đất ít xảy ra, mối tƣơng quan với trƣợt đất thấp hơn mức trung bình, thể hiện hệ số tần suất nhỏ hơn 1. Mức độ tác động cao hơn một chút là đất nông nghiệp, tỷ số tần suất đã lớn hơn 1 thể hiện mối tƣơng quan với trƣợt đất cao hơn mức trung bình. Ở khu vực có mức độ tác động mạnh của con ngƣời nhƣ lớp đất ở và đất chuyên dụng, nguy cơ trƣợt đất xảy ra cao thể hiện bằng tỷ số tần suất cao hơn các đối tƣợng còn lại tới 4 - 6 lần. 5. ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TRƢỢT ĐẤT Đánh giá nguy cơ trƣợt đất cho khu vực dựa trên cơ sở chỉ số nhạy cảm trƣợt đất xác định bằng cách tổng hợp các tỷ số tần suất công thức (1). Đây là công việc chồng chập 7 bản đồ tỷ số tần suất của 7 thành phần gây trƣợt đất nhƣ đã đề cập ở trên: độ dốc, mật độ khe nứt, thạch học, mật độ sông suối, vỏ phong hóa, hƣớng sƣờn và sử dụng đất. Kết quả tích hợp các bản đồ trên cho ra bản đồ nhạy nhạy cảm trƣợt đất có giá trị đặc trƣng nhƣ sau: Min: 1,69 Max: 17,70 Trung bình: 6,98 Độ lệch chuẩn: 2,8. Bản đồ nguy cơ trƣợt đất đƣợc thành lập trên cơ sơ phân chia các giá trị trên thành 5 lớp theo khoảng cách đều nhƣ sau (Hình 2): 1,69 - 4,89: Nguy cơ trƣợt đất rất thấp 4,90 - 8,09: Nguy cơ trƣợt đất thấp 8,10 - 11,30: Nguy cơ trƣợt đất trung bình 11,31 - 14,50: Nguy cơ trƣợt đất cao 14,51 - 17,70: Nguy cơ trƣợt đất rất cao Hình 2. Bản đồ nguy cơ trượt đất khu vực Đồng Bảng - Mai Châu - Hòa Bình Khu vực có nguy cơ trƣợt đất rất thấp chiếm diện tích khá lớn trong khu vực nghiên cứu (27,2%), phân bố chủ yếu ở vùng núi cao của xã phía Nam và phía Đông của xã. Đây là khu vực tuy có độ dốc lớn 25° - 45° song thạch học chủ yếu là đá vôi thuộc hệ tầng Đồng Giao, mật độ khe nứt thấp dƣới 4,2 km/km2, mật độ sông suối thấp với giá trị dƣới 0,5 km/km2, đất chủ yếu là đất rừng. Khu vực có nguy cơ trƣợt đất thấp chiếm diện tích lớn nhất trong vùng nghiên cứu (39,1 %). Diện phân bố chủ yếu ở nửa phía Bắc và Tây Bắc của xã. Khu vực cũng có độ dốc tƣơng ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 32 đối cao, 25° - 45°; các đá vôi xen vôi sét, phiến sét,, bột kết thuộc hệ tầng Đồng Giao, phụ hệ tầng dƣới và giữa chiếm diện tích ƣu thế; vỏ phong hóa có bề dày trung bình từ 5 - 15m; mật độ khe nứt thuộc loại thấp và trung bình, 2,1 - 6,3 km/km 2; sông suối có mật độ chủ yếu dƣới 1,35 km/km 2; sử dụng đất so với khu vực có ngy cơ trƣơt đất rất thấp, có sự giảm đi về đất rừng và tăng lên về đất nông nghiệp tuy không đáng kể. Khu vực có nguy cơ trƣợt đất trung bình chiếm 26,3% diện tích, phân bố ở phần trung tâm. Đây là khu vực có thành phần thạch học chiếm ƣu thế là bột kết, phiến sét vôi, đá vôi thuộc phụ hệ tầng Cò Nòi trên chiếm ƣu thế. Mật độ khe nứt chủ yếu trong khoảng 4,2 - 8,4 km/km2, vỏ phong hóa dày trên 10m, sử dụng đất có diện tích dần giảm đi, diện tích đất nông nghiệp tăng lên và bắt đầu có loại hình đất ở và đất chuyên dụng thể hiện sự tác động mạnh của cong ngƣời vào tự nhiên. Khu vực có nguy cơ trƣợt đất cao phân bố rải rác ở phần trung tâm xã, trong phạm vị phân bố của lớp nguy cơ trƣợt đất trung bình. Diên tích lớp này chiếm khoảng 6,5% vùng nghiên cứu. Độ dốc trong khoảng 25° - 45°; thành phần thạch học là bột kết, phiến sét vôi, đá vôi thuộc phụ hệ tầng Cò Nòi trên, mật độ khe nứt trong khoảng 6,3 - 8,4 km/km2; vỏ phong hóa dày (trên 10m, chủ yếu là trên 15m), mật độ sông suối vừa phải (0,5 - 2,2 km/km2); Sử dụng đất có sự tăng đáng kể về tỷ lệ đất dân cƣ - chuyên dùng và đất nông nghiệp. Khu vực có nguy cơ trƣợt đất rất cao chiếm diện tích không đáng kể, 0,9 % diện tích vùng nghiên cứu. Khu vực mang những nét đặc trƣng cho các lớp có tỷ số tần suất cao: thành phần thạch học chủ yếu là đá bột kết, phiến sét vôi, đá vôi thuộc hệ tầng Cò Nòi trên; vỏ phong hóa rất dày, trên 15m; mật độ khe nứt chủ yếu thuộc loại cao, 6,3 - 8,4 km/km2; mật độ sông suối thuộc mức thấp đến trung bình 0,5 - 2,2 km/km 2. Đáng chú ý này là các diện phân bố của các cấp nguy cơ này thƣờng gần với khu vực dân cƣ và đất chuyên dụng (100%). Nhƣ vậy vậy có thể thấy hoạt động nhân sinh đã có ảnh hƣởng khá lớn đến tai biến trƣợt đất trong vùng nghiên cứu. Để kiểm tra tính phù hợp của bản đồ nguy cơ trƣợt đất với hiện trạng trƣợt đất, thống kê hiện trạng số lƣợng điểm trƣợt, xác định mật độ điểm trƣợt và tỷ số tần suất cho từng cấp nguy cơ đã đƣợc tiến hành (Bảng 2). Kết quả cho thấy mật độ trƣợt đất và tỷ số tần suất đều tăng từ cấp nhỏ nhất là Nguy cơ rất thấp đến cấp lớn nhất là Nguy cơ rất cao và đặc biệt có sự tăng mạnh từ ở các cấp Nguy cơ cao và Nguy cơ rất cao. Nhƣ vậy thực tế hiện trạng trƣợt đất cũng thể hiện tính chất nguy cơ trƣợt lở tăng nhƣ đã chỉ ra trên bản đồ nguy cơ trƣợt lở đất. Nói một cách khác bản đồ nguy cơ trƣợt đất phản ánh khá đúng hiện trạng khu vực. Mô hình đánh giá trƣợt đất ở đây là chấp nhận đƣợc. Bảng 2. Quan hệ giữa nguy cơ với hiện trạng trƣợt đất khu vực xã Đồng Bảng TT Nguy cơ Diện tích (m2) % diện tích Số điểm trƣợt % điểm trƣợt Mật độ (điểm/km2) Tỷ số tần suất 1 Rất thấp 7590113,05 27,20 0 0,00 0,00 0,00 2 Thấp 10915364,11 39,11 4 11,11 0,37 0,28 3 Trung bình 7335830,94 26,28 17 47,22 2,32 1,80 4 Cao 1817750,80 6,51 12 33,33 6,60 5,12 5 Rất cao 249844,81 0,90 3 8,33 12,01 9,31 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 33 6. KẾT LUẬN Trƣợt lở ở khu vực Đồng Bảng phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có: độ dốc địa hình, thạch học, mật độ khe nứt, vỏ phong hóa, mật độ sông suối, hƣớng sƣờn và sử dụng đất. Các nhân tố này đƣợc phân tích đánh giá theo tần suất trƣợt đất và đƣợc tích hợp để xây dựng bản đồ nhạy cảm trƣợt đất với sự trợ giúp của của các phần mềm GIS. Xét về độ dốc, trƣợt đất có xu hƣớng tăng theo độ dốc cho tới khoảng 45° thể hiện bằng sự tăng tỷ số tần suất theo hƣớng này. Tƣơng tự nhƣ vậy nguy cơ trƣợt đất cũng tăng dần theo mật độ khe nứt cho đến ngƣỡng 8,4 km/km2 thì giảm xuống. Về mặt thạch học, nguy cơ trƣợt đất cao nhất rơi vào các lớp đất đá thuộc hệ tầng Cò Nòi: cát kết, bột kết, phiến sét, phiến sét vôi. Trong trầm tích bở rời và đá vôi tƣơng đối thuần, trƣợt đất chƣa thấy xảy ra. Đối với vỏ phong hóa, khả năng trƣợt đất đối với vỏ dày trên 5m là cao và nguy cơ cao nhất ở lớp vỏ trên 15m. Đá gốc và vỏ phong hóa có bề dày dƣới 5m ít có khả năng trƣợt đất xảy ra. Xét về quan hệ với mật độ sông suối, nhìn chung tỷ số tần suất phản ánh mức nguy cơ trƣợt đất có xu thế tăng nhẹ theo chiều tăng của mật độ sông suối, ngoại trừ cấp mật độ sông suối 0,5 - 1,35 km/km2 có tỷ suất cao bất thƣờng và đạt tới mức cực đại. Trƣợt đất trong khu vực cũng chịu ảnh hƣởng của hoạt động nhân sinh. Mức độ trƣợt đất tăng dần theo mức độ tác động tăng dần của con ngƣời vào tự nhiên thể hiện thông qua sử dụng đất : lâm nghiệp  nông nghiệp  dân cƣ và đất chuyên dụng. Bản đồ nguy cơ trƣợt đất đƣợc thành lập trên cơ sở bản đồ nhạy cảm có đƣợc khi tích hợp 7 bản đồ nhân tố thành phần phản ánh khá đúng hiện trạng trƣợt đất khu vực cho thấy mô hình đánh giá trƣợt đất ở đây là phù hợp. Bản đồ nguy cơ trƣợt đất đƣợc chia thành 5 cấp: rất thấp, thấp, trung bình, cao và rất cao. Phần lớn diện tích khu vực nghiên cứu có nguy cơ trƣợt đất rất thấp và thấp. Khu vực có nguy cơ trƣợt đất cao và rất cao chiếm diện tích không đáng kể, song ở đây có sự ảnh hƣởng nhiều của tác động nhân sinh. Nguy cơ trƣợt đất đƣợc đánh giá ở đây không tính tới hai yếu tố phát động trƣợt đất là động đất và mƣa do khu vực nghiên cứu nhỏ, diện tích chƣa đến 29 km2, nên các yếu tố này không thể hiện sự phân hóa theo không gian. Bài báo đƣợc hoàn thành với sự hỗ trợ của đề tài "Nghiên cứu đánh giá nguy cơ trƣợt lở đất khu vực xã Đồng Bảng, huyện Mai Châu, tỉnh Hòa Bình và đề xuất các giải pháp phòng tránh". TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Dieu Tien Bui et al,. 2012. Landslide susceptibility assessment in the Hoa Binh province of Vietnam: A comparison of the Levenberg–Marquardt and Bayesian regularized neural networks. Geomorphology 171–172 (2012) 12–29 2. Lee Saro, Tu Dan Nguyen, 2005. Probabilistic lanslide susceptibility mapping in the Lai Chau province of Vietnam: focus on the relationship between tectonic fracture and landslides. Environment Geology 48, 778-787. Trần Trọng Huệ, 2000. Nghiên cứu đánh giá hiện tƣợng trƣợt lở khu vực mép nƣớc hồ Hoà Bình, kiến nghị một số giải pháp phòng tránh. Đề tài Viện KHCNVN. ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 34 3. Trần Trọng Huệ và nnk, 2005. Nghiên cứu đánh giá tổng hợp các loại hình tai biến địa chất trên lãnh thổ Việt Nam và các giải pháp phòng tránh (Các tỉnh miền núi phía bắc). Đề tài cấp nhà nƣớc. Lƣu Viện Địa chất. Hà Nội. 4. Nguyễn Ngọc Thạch (chủ nhiệm), 2002. Áp dụng viễn thám và hệ thông tin địa lý (GIS) để nghiên cứu và dự báo tai biến thiên nhiên ở tỉnh Hòa Bình. Đề tài khoa học đặc biệt mã số QG 00.17. Đại học Quốc gia Hà Nội. 5. Nguyễn Quốc Thành và nnk, 2006. Nghiên cứu xây dựng các bản đồ tai biến môi trƣờng trƣợt đất và phân vùng tai biến môi trƣờng trƣợt đất lãnh thổ Việt Nam. Đề tài nhánh thuộc đề tài cấp nhà nƣớc mã số KC-08-01.Hà Nội. Lƣu Viện Địa chất. Hà Nội. 6. Đinh Văn Toàn và nnk, 2006. Phân vùng dự báo nguy cơ trƣợt lở, lũ quét ở tỉnh Hòa Bình, đề xuất các giải pháp phòng tránh thiệt hại. Lƣu Viện Địa chất. Hà Nội. 7. Trần Anh Tuấn, Nguyễn Tứ Dần, 2012. Nghiên cứu nhạy cảm trƣợt đất và phân vùng nguy cơ trƣợt lở đất khu vự hồ thủy điện Sơn La theo phƣơng pháp phân tích cấp bậc Saaty. Tạp chí Các KHTĐ, 34(3), 223-232. Hà Nội Trần Tân Văn (chủ nhiệm), 2002. Đánh giá tai biến địa chất ở các tỉnh ven biển miền Trung từ Quảng Bình đến Phú Yên - hiện trạng, nguyên nhân, dự báo và đề xuất biện pháp phòng tránh, giảm thiểu hậu quả. Bộ Công nghiệp - Viện Địa chất và Khoáng sản. 8. Nguyễn Trọng Yêm và nnk, 2006b. Nghiên cứu đánh giá trƣợt lở - lũ bùn đá một số vùng nguy hiểm miền núi Bắc Bộ kiến nghị giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại . Đề tài cấp nhà nƣớc mã số KC-08-01BS. Lƣu Viện Địa chất. Hà Nội. Người phản biện: PGS.TSKH TRẦN MẠNH LIÓU